Владимир Поликарпов
После
энергетического кризиса 70-х годов XX века многие страны
пересмотрели свою политику в области потребления
энергоресурсов. На Западе возникла целая индустрия
энергосбережения, появились новые технологии строительства.
В результате за последнюю четверть XX века энергоёмкость
производства и ЖКХ, например, в США снизилась вдвое, а в
Германии — в 2,5 раза. В то же время в богатой ресурсами
России стимулы для экономии энергии отсутствовали. Сейчас в
изменившихся экономических условиях наша страна несёт
огромные потери от последствий такого подхода: энергоёмкость
валового национального продукта в РФ вдвое выше
среднемировой. Иными словами, выйдя на мировой уровень
удельной энергоёмкости, при тех же расходах энергоресурсов
мы могли бы производить вдвое больше. И один из очевидных
способов устранить потери — воспользоваться уже имеющимся
опытом стран, прошедших этот путь ранее. Рассмотрим
несколько направлений энергосбережения, где активно
внедряются зарубежные инновации.
Нормирование
Совершенствование нормативной базы, ведущееся сейчас в
России, должно создать стимулы для сокращения
энергопотребления: руководством страны поставлена задача
сокращения энергоёмкости ВВП на 40% к 2020 году. В числе
важнейших решений — принятие Закона «Об энергосбережении» (ФЗ
РФ № 261-ФЗ от 23.11.2009 г.). При разработке новых
нормативных актов опыт, накопленный в других странах,
является показательным и полезным. Так, в Германии, Франции,
Дании, Нидерландах, Испании, ряде других европейских стран и
некоторых штатах США применяется комплексный показатель
теплозащиты зданий: удельная потребность на отопление
здания, то есть расход энергоносителей на единицу полезной
площади, отапливаемого объёма или на градусо-сутки
отопительного периода. Этот прогрессивный принцип положен в
основу стандартизации энергетической эффективности зданий в
Европейском Союзе. Такой подход был апробирован в ряде
регионов РФ и затем вошёл в качестве нормативного требования
в СНиП 23-02-2003. По сравнению с ранее действовавшими (в
течение полувека!) нормами это стало значительным шагом
вперёд. Благодаря комплексному показателю проектировщики и
строители получили возможность экономически оценивать и
сравнивать уровень принятых решений по тепловой защите
здания.
Заслуживает внедрения и применяемый в Европе комплексный
показатель — величина воздушной утечки из здания, поскольку
герметичность важна для исключения теплопотерь. Например,
известные и в России финские коттеджи, сооружённые в
соответствии с инструкцией по сборке, должны иметь
нормативный показатель воздушной утечки не более 4 л/ч.
Реальные же показатели у различных производителей могут
достигать 0,6-0,8 л/ч. Сокращение воздушной утечки на одну
единицу – это до 7% снижения потребности в энергии на
отопление. Данный показатель также входит сегодня в
строительную практику в России.
Ограждающие конструкции
Применение теплоизоляционных материалов — важнейший способ
сокращения теплопотерь в зданиях и инженерных сетях. Нужно
отметить, что за последние годы требования к теплоизоляции в
нашей стране значительно возросли, но, к сожалению, им пока
соответствует менее 10% всего жилого фонда, поскольку
основная часть зданий построена до введения этих норм.
Однослойные конструкции из кирпича, железобетона, дерева уже
не могут обеспечить выполнения современных норм по
теплоизоляции: например, в условиях климата центрального
региона России кирпичная стена должна была бы иметь толщину
два с половиной метра (!), чтобы соответствовать современным
стандартам. Однако для обеспечения тех же нормативов
достаточно установить, например, 150 мм каменной ваты.
Поэтому сегодня задача теплоизоляции в России, как и во всём
мире, решается с помощью эффективных утеплителей.
При подборе теплоизоляции учитывают целый ряд факторов. Это
собственно теплоизоляционные свойства, пожаробезопасность,
экологичность, технологичность монтажа, сочетаемость с
другими материалами, срок службы. Все эти качества соединяют
в себе, в частности, продукты на основе каменной ваты. Она
обладает высокими теплоизоляционными характеристиками: так,
расчётный коэффициент теплопроводности плит из каменной ваты
находится в диапазоне 0,039–0,043 Вт/м*К (чем цифра ниже,
тем лучше). Кроме того, это многофункциональный материал —
каменная вата применяется также в качестве звукоизоляции и
огнезащиты (её волокна способны выдерживать температуру до
1000°C). Согласно действующим нормативам, теплоизоляция из
этого материала не имеет ограничений в применении по
этажности здания – его срок службы равен сроку службы
конструкции. Важна и экологическая безопасность: например,
каменная вата компании ROCKWOOL стала первой в России
теплоизоляцией, получившей не только все обязательные
сертификаты, но и знак экологической безопасности
ЕсоMaterial Green.
Сегодня энергоэффективные здания — это не просто концепция,
а индустриальная технология строительства. Примером может
служить одно из первых энергоэффективных зданий, в 2001 году
получившее приз «Коммерческое здание года» и сочетающее
многие известные современные технологии энергосбережения.
Это здание Исследовательского центра компании ROCKWOOL в
Хедехусене (Дания). При его постройке были наглядно
продемонстрированы преимущества собственных технологий
энергосберегающего строительства, разработанных этой
компанией – крупнейшим производителем каменной ваты. Здание,
построенное в 2000 году, имело теплоизоляцию из каменной
ваты по всей теплоизолирующей оболочке – толщиной от 25 до
50 см. Качественное утепление, а также применение
трёхслойных окон и «умной» вентиляции, управляемой
компьютером, позволили сократить расходы на потребление
энергии по сравнению с действовавшими тогда нормативами
почти в четыре раза!
Natural Balance
Энергоэффективные дома по датским технологиям строятся и в
России, причём эти технологии применяются и в индивидуальном
строительстве. Можно привести в пример дом Natural Balance,
построенный в городе Набережные Челны. Энергопотребление
этого загородного коттеджа на одну семью составило 37,3
кВт/ч на кв. м в год, что на 78,5% ниже определённых
действующими нормами 175 кВт/ч на кв. м. Теплоизоляция всех
конструкций (стен, пола, крыши) этого дома обеспечивается
изделиями из каменной ваты ROCKWOOL толщиной от 150 до 250
мм. Благодаря этому в доме вообще отсутствует традиционная
система отопления: отопление и горячее водоснабжение
обеспечиваются геотермальным тепловым насосом, а тепло
распределяется за счёт водяного тёплого пола
(низкотемпературная система отопления).
Имеется и возможность снижения теплопотерь через окна и
другие светопрозрачные элементы зданий. Стеклопакеты с
двойным остеклением, применявшиеся ранее, во многих странах
практически вышли из употребления: например, в США
значительную долю объёма продаж составляют оконные блоки с
тройным остеклением и растёт популярность стеклопакетов с
четырьмя стёклами. Дополнительную возможность сэкономить
энергию дают стёкла с теплоотражающей плёнкой.
По подсчётам Министерства энергетики США, применение такого
покрытия позволяет экономить до 50 л сырой нефти в год на
каждый квадратный метр остекления. В российских условиях
этот опыт оказался весьма востребован. Дело в том, что
суровый климат значительной части нашей страны делает
экономически оправданным применение даже тех разработок,
которые в более тёплых регионах могут быть невыгодны. В
частности, заполнение инертными газами позволяет кардинально
снизить потери тепла через окна, но делает оконные системы
достаточно дорогими. Однако в условиях Сибири этот способ
(также разработанный в Европе) сегодня применяется и даёт
хорошие результаты.
В целом, о потенциале применения энергосберегающих
технологий в российском ЖКХ ярко свидетельствуют результаты
энергоаудита, проведённого в 2012 году в Санкт-Петербурге
при участии специалистов ROCKWOOL. В ходе энергоаудита трёх
типовых объектов — жилого дома, детского сада и больницы —
оценивался расход тепловой энергии, электроэнергии и
холодной воды. В случае если все предложенные экспертами
меры будут реализованы, экономия тепловой энергии составит
до 95%, электроэнергии — до 25%, холодной воды — до 20%. При
этом следует отметить, что 60% экономии тепловой энергии
достигается за счёт утепления внешних стен, а также труб
отопления и горячей воды в подвале дома.
Системы отопления и электроснабжения
Масштабная перестройка системы теплоснабжения в ЖКХ России,
которая осуществляется сегодня во многих регионах, имеет в
основе также зарубежный опыт. В некоторых европейских
странах (например, в Дании) сегодня, как и в РФ, применяются
системы централизованного теплоснабжения. Это ресурсо- и
энергосберегающие системы с высокой степенью автоматизации и
регулирования на всех ступенях, вплоть до поквартирного. Их
важнейшее отличие от большинства российских систем
заключается в том, что регулировка объёма поставляемого
тепла производится не за счёт изменения температуры
теплоносителя, а благодаря изменению скорости циркуляции,
путём применения частотных регуляторов на циркуляционных
насосах.
И это ещё один существенный фактор, определяющий
экономичность системы в целом. Основой же регулирования
подачи тепла в помещение является использование тепловых
насосов. Тепло подаётся не напрямую в помещение, а к
специальному насосу, который с помощью кольцевого контура
перекачивает его туда, где необходим обогрев, а как только
тепла в кольцевом контуре становится достаточно, его подача
прекращается. Таким образом, получается экономичная система
центрального воздушного отопления. Последний подход ещё не
получил распространения в России, однако и количественное
регулирование подачи тепла вместо качественного, и новые
принципы учёта и диспетчеризации работы теплосетей уже
повсеместно становятся основой их реконструкции.
В настоящее время в России активно внедряется технология
рекуперации удаляемого вытяжной вентиляцией тепла. Это также
зарубежный опыт: во многих странах уже разработаны и
действуют нормативные требования к рекуперации тепловой
энергии. Например, в Финляндии эти требования основаны на
общей годовой рекуперации тепла из вентиляционного воздуха
здания: возвращаться должно минимум 45% тепловой энергии.
Также современные технологии дают возможность обогревать дом
вообще без затрат топлива. Поможет в этом тепловой насос —
устройство, использующее энергию, накопленную в окружающей
среде. Наполненный специальным теплоносителем трубопровод,
уложенный в землю или в воду на глубине, где даже в зимнее
время температура выше нуля, позволяет до 80% энергии
получать из окружающей среды. Эта технология также находит
применение в России, пока преимущественно в индивидуальных
коттеджах.
Энергия солнца
Во всём мире растёт популярность ещё одного нового способа
получения тепла и электроэнергии — использования энергии
солнца. Солнечные батареи на крышах жилых и общественных
зданий стали обычными во многих городах и сёлах. Мировыми
лидерами по применению энергетических гелиоустановок
являются Германия, Испания и США. Во всех этих странах
существуют государственные программы, направленные на
поддержку потребителей. В Германии владельцы домов с
«солнечным» электричеством получают выгоду от поставляемой в
общую сеть энергии, поэтому число переходящих на
самообеспечение собственников ежегодно растёт.
В Испании все затраты на приобретение установок покрываются
за счёт подоходного налога. В США, в зависимости от штата,
существуют различные способы поощрения: от чеков на
определённую сумму до налоговых льгот. Доля солнечной
энергетики в общемировом энергетическом балансе ежегодно
увеличивается на 30-50%, однако к России это пока не
относится. Невелик и вклад нашей страны в мировое
производство солнечных батарей: менее 1%. Между тем
использование солнечных панелей может быть перспективным и
на значительной части российской территории. В Европейской
части России величина солнечной радиации на квадратный метр
близка к той же величине для Германии и значительно
превышает этот параметр в Финляндии, где гелиоэнергетика
также активно развивается.
Применение солнечных панелей в России пока сдерживает
достаточно большой срок их окупаемости, но использование
энергии солнца непосредственно для отопления и горячего
водоснабжения домов уже становится правилом как минимум в
малоэтажном домостроении. Для этого также применяются
разработанные в Европе и США технологии: в частности, это
солнечные коллекторы, где происходит нагрев используемой для
горячего водоснабжения воды, и специальные
теплоаккумулирующие стены.
В качестве примера можно привести систему «стена
Тромб-Мишеля», разработанную во Франции. Она состоит из
массивной бетонной стены, окрашенной снаружи в чёрный цвет,
и стеклянного экрана на некотором расстоянии перед ней, так
что между ними имеется полость. В верхней части остекления,
а также в верхней и нижней частях бетонной стены расположены
вентиляционные отверстия. Зимой они в панели остекления
закрыты, а в стене открыты. Нагретый солнцем в вертикальной
полости воздух поднимается вверх и поступает в помещение, а
более холодный воздух выходит из комнаты в полость через
нижние отверстия в бетонной стене. Таким образом,
устанавливается цикличный процесс нагревания. Эта система
способна обеспечить значительную часть тепла, необходимого
для поддержания комфортной температуры в коттедже.
Наша страна является одной из самых богатых природными
ресурсами, однако последствия энергетического кризиса
сказываются в России так же, как и во всём мире.
Энергосбережение в РФ становится приоритетной национальной
задачей, что отражено в ряде законодательных актов, в
частности — в Законе «Об энергосбережении». И решение этой
задачи сегодня во многом видится на пути использования
мирового опыта энергосбережения.
